Προβληματισμός στα Γεμίσματα Φιαλών

[ΣΤΕΛΙΟΣ-ΤΕΡΙ]

Σας ευχαριστώ όλους για τις όμορφες και κατανοητές απαντήσεις σας.
Από τις πιο απλές έως τις πιο σύνθετες
Μου αποδείξατε ότι οι προβληματισμοί μου είναι λογικοί και έχουν βάση.
Ελπίζω να μην δημιούργησα θέμα σε κανένα άτομο του χώρου μας, είτε επαγγελματία είτε ιδιώτη. Φιλικότατα.

[fivos]

Ας κάνουμε και μια ποσοτικοποίηση, για να δούμε κατά πόσο τελικά μια φιάλη nitrox που γεμίζει παράλληλα με την δική μας,
επηρεάζει την τελική περιεκτικότητα της δικής μας φιάλης σε οξυγόνο.

==========================================
Περίπτωση Α - 30 bar/21% με 100 bar/32%
==========================================
Για λόγους απλοποίησης παίρνω την περίπτωση που και οι δύο φιάλες είναι 15L. Η δική μας φιάλη περιέχει αρχικά 30 bar αέρα (21% Ο2) ενώ η "άγνωστη" φιάλη περιέχει 100 bar ενός ευρέως χρησιμοποιούμενου nitrox 32% O2.

Οι υπολογισμοί δίνουν τα εξής:

Πριν το γέμισμα

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	30	450	21,0%	95	57
Άγνωστη Φιάλη	15	100	1500	32,0%	480	34
Σύνολα:			1950		575

Μετά την εξίσωση της πίεσης

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	65	975	26,9%	263	42
Άγνωστη Φιάλη	15	65	975	32,0%	312	34
Σύνολα:			1950		575

Μετά τo γέμισμα

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	230	3450	22,7%	782	52
Άγνωστη Φιάλη	15	230	3450	24,1%	832	48
Σύνολα:			6900		1614

Δηλ. τελικά το μείγμα που θα πάρουμε στη δική μας φιάλη είναι ένα nitrox 22,7% που έχει μέγιστο επιτρεπτό βάθος -52μ (υπολογισμένο με 1.4 ΑΤΑ).
Με δεδομένο πως η πρόθεσή μας ήταν να γεμίσουμε αέρα ο οποίος προορίζεται για μια normal κατάδυση αναψυχής (συνήθως μικρότερη των -40μ) το όριο των -52μ που προκύπτει, εξακολουθεί να είναι αρκετά ασφαλές.


==========================================
Περίπτωση Β - 30 bar/21% με 100 bar/50%
==========================================
Ας δούμε τώρα και την περίπτωση η "άγνωστη" φιάλη να είναι stage αποσυμπίεσης και να περιέχει 100 bar 50% O2.

Οι υπολογισμοί δίνουν τα εξής:

Πριν το γέμισμα

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	30	450	21,0%	95	57
Άγνωστη Φιάλη	15	100	1500	50,0%	750	18
Σύνολα:			1950		845

Μετά την εξίσωση της πίεσης

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	65	975	36,6%	357	28
Άγνωστη Φιάλη	15	65	975	50,0%	488	18
Σύνολα:			1950		845

Μετά τo γέμισμα

	Χωρητικότητα (L)	Πίεση (Bar)	Όγκος Αερ. (L)	O2%	Όγκος O2 (L)	Max O2 Depth(m)
Δική μας φιάλη	15	230	3450	25,4%	877	45
Άγνωστη Φιάλη	15	230	3450	29,2%	1007	38
Σύνολα:			6900		1884

Βλέπουμε ότι το τελικό μείγμα nitrox της δική μας φιάλης είναι αρκετά ανεβασμένο (25,4%) με μέγιστο επιτρεπτό βάθος -45m (υπολογισμένο με 1.4 ΑΤΑ).

Τα πράγματα εδώ είναι σαφώς πιο οριακά και γίνεται φανερό ότι η ευθύνη ενός καταδυτικού κέντρου που χειρίζεται μείγματα Ο2 50% απευθείας πάνω στο κομπρεσέρ χωρίς να τα εξετάζει ή να χωρίς να το γνωρίζει είναι πολύ-πολύ μεγαλύτερη.


Η καλύτερη λύση νομίζω -όταν είναι εφικτό- είναι αυτή που ανέφερε ο Γιώργος: Να είμαστε παρόντες και να απαιτούμε η φιάλη μας να γεμίζει μόνη της - χωρίς συνοδεία.
Αν έχουμε οποιαδήποτε αμφιβολία, ζητάμε τον αναλυτή οξυγόνου του καταδυτικού και μετράμε επι τόπου την περιεκτικότητα Ο2.

Ας μη ξεχνάμε επίσης ότι οι φιάλες nitrox που προορίζονται για ποσοστά οξυγόνου πάνω από 21% (οφείλουν να) είναι μαρκαρισμένες κι αυτό μπορεί να μας δώσει μια πρώτη ένδειξη ότι κάτι πάει στραβά, αν δούμε μια τέτοια να γεμίζει δίπλα στη δική μας.




ΥΓ: Ελπίζω να μην έχω κάνει καμμιά χοντρή πατάτα στους υπολογισμούς. Οι όγκοι είναι στρογγυλεμένοι σε ακέραια λίτρα και τα βάθη σε ακέραια μέτρα.
ΥΓ2: Η μία από τις "πατάτες" διορθώθηκε. Thanks Βασίλη!

[Vasilis_UW]

Αρχικό μήνυμα απο fivos

Ελπίζω να μην έχω κάνει καμμιά χοντρή πατάτα στους υπολογισμούς

Μιας και το ανέφερες.......
Χμμμ, γιατί μετά την εξίσωση έχουμε δύο φιάλες με ακριβώς ίδιο ΕΑΝ πχ 29%, αφού μόνο από την 'γεμάτη' θα πάει αέριο προς την 'άδεια' ; Νομίζω πρέπει να μείνουν ενωμένες και ανοιχτές για πολυυυυυύ καιρό για να γίνουν ίδιες, ανάλογα με τη θερμοκρασία, μήνες ίσως!
Μετά την εξίσωση της πίεσης έγώ το βγάζω 26,5% στην πρώτη περίπτωση και 36% στη δεύτερη (με κάθε επιφύλαξη γιατί τώρα νυστάζω). Αυτά. Εκτός αν δεν διάβασα σωστά κάτι στο θέμα......

φιλικά,

Β.

[fivos]

Αρχικό μήνυμα απο Vasilis_UW

Μιας και το ανέφερες.......
Χμμμ, γιατί μετά την εξίσωση έχουμε δύο φιάλες με ακριβώς ίδιο ΕΑΝ πχ 29%, αφού μόνο από την 'γεμάτη' θα πάει αέριο προς την 'άδεια' ; Νομίζω πρέπει να μείνουν ενωμένες και ανοιχτές για πολυυυυυύ καιρό για να γίνουν ίδιες, ανάλογα με τη θερμοκρασία, μήνες ίσως!
Μετά την εξίσωση της πίεσης έγώ το βγάζω 26,5% στην πρώτη περίπτωση και 36% στη δεύτερη (με κάθε επιφύλαξη γιατί τώρα νυστάζω). Αυτά. Εκτός αν δεν διάβασα σωστά κάτι στο θέμα......

φιλικά,

Β.

Πολύ καλή παρατήρηση
Έχω αρχίσει να διαβάζω για τους παράγοντες που επηρεάζουν τη παθητική διάχυση των αερίων (αφού εξισωθεί ή πίεση) και -αν βγάλω κάποια άκρη- επανέρχομαι

ΥΓ: Η παρατήρησή σου ήταν πολύ σωστή τελικά
Η παθητική διάχυση που συμβαίνει (αφού δηλ. αποκατασταθεί η ισορροπία πιέσεων και σταματήσει η ροή) είναι πολύ μικρή και μπορούμε να τη θεωρήσουμε προσεγγιστικά μηδενική στον ακαριαίο χρόνο της εξίσωσης πίεσης και τον πολύ μικρό χρόνο της πλήρωσης των φιαλών. Ενημέρωσα ήδη τους πίνακες με τις νέες προσεγγιστικές τιμές.
Το αρχικό συμπέρασμα πάντως ενισχύεται και γίνεται ακόμη πιο θετικό προς την πλευρά ασφάλειας του δύτη: Η επίδραση της "άγνωστης" φιάλης Nitroχ στη περιεκτικότητα Ο2 της δική μας φιάλης γίνεται ακόμη μικρότερη.

•Πρώτος νόμος του Fick:
Η ταχύτητα διάχυσης μιας ουσίας (ή η ροή μάζας της ουσίας) μέσα από μια επιφάνεια είναι ανάλογη του εμβαδού της επιφάνειας, S, και της αρνητικής βαθμίδας της συγκέντρωσης, σύμφωνα με τη σχέση:

dm/dt= -D. S. dρ/dχ,

όπου D = συντελεστής διάχυσης (σε m2.s-1)
και ρ = πυκνότητα της ουσίας που διαχέεται (σε Kg.m-3).
Το αρνητικό πρόσημο υποδηλώνει ότι η διάχυση πραγματοποιείται από περιοχή μεγαλύτερης συγκέντρωσης προς περιοχή μικρότερης συγκέντρωσης της ουσίας.

Αναφορές:
Η παθητική διάχυση σε ομογενές μέσο υπακούει στους δύο νόμους του Fick.

Calculating the Oxygen Diffusion Coefficient in Air

[Big-Blue]

άρα αυτά τα 26,9 και 32% Ο2 (Περίπτωση Α) μετά την εξίσωση της πίεσης βγαίνουν από τον παραπάνω νόμο;

[fivos]

Αρχικό μήνυμα απο Big-Blue

άρα αυτά τα 26,9 και 32% Ο2 (Περίπτωση Α) μετά την εξίσωση της πίεσης βγαίνουν από τον παραπάνω νόμο;

Όχι - Μάλλον έγραψα πολλά και κατάφερα να σε μπερδέψω.
Από τον νόμο κρατάω μόνο το γεγονός ότι η παθητική διάχυση του Ο2 στο Ν και αντίστροφα -αφού ισορροπήσουν τα αέρια- είναι ανάλογη της επιφάνειας S επαφής των αερίων (δηλ. στη δική μας περίπτωση, ανάλογη της διατομής του σωλήνα που ενώνει τις μπουκάλες) και άρα παρα πολύ αργή σε σχέση με την εξίσωση πίεσης και το γέμισμα των φιαλών από το κομπρεσέρ.

Άρα θεωρώ (προσεγγιστικά) πως δεν έχουμε καθόλου διάχυση και κάνω τους υπολογισμούς όπως πρότεινε ο Βασίλης παίρνοντας υπ' όψιν μόνο τις μάζες (όγκο) αερίου που κινούνται από τη μια φιάλη στην άλλη λόγω διαφοράς πίεσης.

Επομένως στην Α περίπτωση που λες, έχουμε:

Πριν το γέμισμα
Η δική μας φιάλη 15L, περιέχει αρχικά 30 bar αέρα 21%.
Δηλ. περιέχει: 15x30 = 450L αέρα (υπό Κ.Σ.)
Από αυτά τα 450L το οξυγόνο είναι: 450 x 0.21 = 95L (υπο Κ.Σ.)

Με την εξίσωση της πίεσης
...και επειδή οι φιάλες είναι ίσης χωρητικότητας, έχουμε:
Τελική Πίεση = (P1 + P2) / 2 = (30 + 100) / 2 = 65 Bar
Όγκος Αερίου (σε κάθε φιάλη) = (V1 + V2) / 2 = (450 + 1500) / 2 = 975L (υπο Κ.Σ.)

Το γεγονός όμως ότι ο όγκος αερίου (υπό Κ.Σ.) είναι ίδιος σε κάθε φιάλη δε σημαίνει πως και τα ποσοστά οξυγόνου είναι ίδια - όπως επισήμανε σωστά ο Βασιλης.
Θεωρώντας πως για να ισορροπήσουν οι πιέσεις, κινείται αέριο μόνο από την άγνωστη φιάλη (100Bar) προς τη δική μας (30Bar) έχουμε:

Η "άγνωστη" φιάλη παραμένει σε ποσοστό 32% Ο2 (αφού δε δέχτηκε "ξένο" αέριο).
Η δική μας φιάλη δέχεται (975 - 450) = 525 L αερίου 32% Ο2 από τα οποία τελικά τα 525 * 0.32 = 168 L είναι οξυγόνο.

Δηλ. τελικά μετά την εξίσωση η δική μας φιάλη περιέχει 975 L αερίου και η περιεκτικότητα του οξυγόνου σ' αυτό είναι:
95 L (που είχε αρχικά) + 168 L (που δέχτηκε απο τη φιάλη Β) = 263 L O2.

Επομένως το ποσοστό Ο2 στη δική μας φιάλη γίνεται:
263 L (Ο2) / 975 L (Σύνολο Αερίου) = 0,269
δηλ. 26,9% Ο2

Ελπίζω να σε ξεμπέρδεψα και να μη τα έκανα ακόμη χειρότερα

[ΣΤΕΛΙΟΣ-ΤΕΡΙ]

Διαβάζοντας και τα υπόλοιπα ποστ διαπίστωσα πως το συμπέρασμα (φταίξιμο) για ότι συμβεί ρίχτετε στον παροχεα.
Κατά την ταπεινή μου άποψη ΟΧΙ.
Τον επιλέγω, τον εμπιστεύομαι, τον ξέρω, ενώ την (Χ) μπουκάλα όχι.
Στην πρώτη περίπτωση (μολυσμένος αέρας) δεν μπορεί να γνωρίζει την ποιότητα του αέρα της εκάστοτε μπουκάλας που του φέρνουν για γέμισμα.
Στη δεύτερη περίπτωση (ΝΙΤΡΟΧ) εδώ πάλι ίσως να χρειαστεί λιγάκι προσοχή.
ΥΓ Αλήθεια τι έχει γίνει με τα κλείστρα ( Μ26 )?